BR112022008033B1 - Bomba elétrica submersível para bombear fluido de poço - Google Patents

Abstract

RECURSOS DE CENTRALIZAÇÃO EM BOMBA ELÉTRICA SUBMERCÍVEL. Trata-se de uma bomba elétrica submersível (12) que tem uma pilha de difusores (25) dentro do gabinete (20), sendo que cada um dos difusores tem um ombro superior cônico (37) e um ombro inferior cônico (43). O ombro inferior (43) de cada um dos difusores (25) está em contiguidade com o ombro superior (37) de um difusor adjacente dentre os difusores (25). Os ombros superior e inferior (37, 43) de cada um dos difusores (25) se inclinam para baixo e para fora em relação ao eixo geométrico (23). Os cubos de hélice (95) têm extremidades superior e inferior cônicas (97, 99). Pelo menos algumas das extremidades superiores (97) dos cubos (95) estão em contiguidade e transferem empuxo para cima para a extremidade inferior (99) de um cubo adjacente dentre os cubos. Pelo menos algumas das extremidades inferiores (99) dos cubos (95) estão em contiguidade e transferem empuxo para baixo para a extremidade superior (99) de um cubo adjacente dentre os cubos (95).

Description

CAMPO DA REVELAÇÃO:

[0001] Esta revelação se refere, de modo geral, a bombaselétricas submersíveis (ESP - Electrical Submersible Pumps) de poço, particularmente a uma bomba centrífuga que tem cubos de hélice e difusores com ombros afunilados que se empilham um no outro para centralização.

ANTECEDENTES:

[0002] Bombas elétricas submersíveis de poço sãofrequentemente usadas para bombear fluido de poço de poços produtores de hidrocarbonetos. Uma ESP típica tem uma bomba centrífuga. Uma bomba ESP centrífuga tem muitos estágios, sendo que cada estágio tem um difusor e uma hélice. Os difusores são empilhados juntos em um gabinete de bomba e impedidos de girar. Cada difusor tem um ombro voltado para baixo que está em contiguidade com um ombro voltado para cima do difusor diretamente abaixo. Um mancal no topo da pilha de difusores tem roscas que engatam o gabinete de bomba e que, quando apertadas, exercem uma força compressiva sobre a pilha de difusores. Os ombros de difusor de acoplamento são perpendiculares ao eixo geométrico longitudinal do gabinete de bomba.

[0003] Em um tipo, cada estágio de hélice e difusor tem ummancal de estágio resistente à abrasão que gira com o eixo e, tipicamente, transfere empuxo para baixo e empuxo para cima para um difusor de acoplamento. Cada mancal de estágio tem um componente giratório que se encaixa dentro de um coxim não giratório de um difusor de acoplamento. Em outro tipo, os cubos das hélices entram em contato uns com os outros para transferir empuxo para baixo e empuxo para cima para as hélices acima e abaixo.

[0004] Uma ligeira folga anular existe entre difusores deacoplamento nos ombros superior e inferior. A folga anular pode resultar em um ligeiro desalinhamento de alguns dos difusores com o eixo geométrico do gabinete. Devido às tolerâncias entre os cubos de hélice e eixo, pode ocorrer um ligeiro desalinhamento das hélices em relação ao eixo geométrico. Um ligeiro desalinhamento pode causar geração de calor nos mancais. A geração de calor pode ser um problema particularmente em bombas de velocidade mais alta.

SUMÁRIO:

[0005] Uma bomba elétrica submersível para bombear fluido depoço tem um gabinete que tem um eixo geométrico longitudinal. Uma pilha de difusores está dentro do gabinete, sendo que cada um dos difusores tem um ombro superior cônico e um ombro inferior cônico. O ombro inferior de cada um dos difusores está em contiguidade com o ombro superior de um difusor adjacente dentre os difusores.

[0006] Nas modalidades mostradas, um ângulo de afunilamento doombro superior e do ombro inferior de cada um dos difusores está em uma faixa de 10 a 30 graus em relação a um plano perpendicular ao eixo geométrico. O ombro superior e o ombro inferior de cada um dos difusores se inclinam para baixo e para fora em relação ao eixo geométrico.

[0007] Nas modalidades mostradas, a extremidade superior decada um dos difusores tem uma borda. O ombro superior é espaçado abaixo da borda, definindo um pescoço que se estende do ombro superior para a borda. A extremidade inferior de cada um dos difusores desliza sobre o pescoço de um difusor inferior adjacente dentre os difusores.

[0008] Um eixo de acionamento se estende através do gabinete aolongo do eixo geométrico. Cada hélice tem um cubo montado no eixo para rotação em uníssono e que é axialmente móvel em relação ao eixo. Na segunda modalidade, cada um dos cubos tem extremidades superior e inferior cônicas. Pelo menos algumas das extremidades superiores dos cubos estão em contiguidade e transferem empuxo para cima para a extremidade inferior de um cubo superior adjacente dentre os cubos. Pelo menos algumas das extremidades inferiores dos cubos estão em contiguidade e transferem empuxo para baixo para a extremidade superior de um cubo inferior adjacente dentre os cubos.

[0009] Na segunda modalidade, um jito de empuxo para cima émontado no eixo para rotação em uníssono. O jito de empuxo para cima tem uma extremidade inferior cônica que está em contiguidade com a extremidade superior de um cubo inferior adjacente dentre os cubos. Um jito de empuxo para baixo é montado no eixo para rotação em uníssono. O jito de empuxo para baixo tem uma extremidade superior cônica que está em contiguidade com a extremidade inferior de um cubo superior adjacente dentre os cubos. Essa modalidade tem meios para transferir empuxo para cima do jito de empuxo para cima para o gabinete e para transferir empuxo para baixo do jito de empuxo para baixo para o gabinete.

[0010] Na modalidade mostrada, o meio para transferir empuxoinclui um mancal de empuxo para baixo montado no gabinete para não rotação em relação ao gabinete. O mancal de empuxo para baixo tem um lado superior que está em contiguidade com o jito de empuxo para baixo durante o empuxo para baixo. Um mancal de empuxo montado no gabinete tem um lado inferior em contiguidade com o jito de empuxo para cima durante o empuxo para cima.

[0011] Na modalidade mostrada, o meio de transferência deempuxo inclui um envoltório de empuxo para cima montado na pilha de difusores entre dois dos difusores e acima de pelo menos uma das hélices. O envoltório de empuxo para cima tem uma parede externa com ombros superior e inferior cônicos. O ombro superior do envoltório de empuxo para cima está em contiguidade com o ombro inferior de um difusor superior adjacente dentre os difusores. O ombro inferior do envoltório de empuxo para cima está em contiguidade com o ombro superior de um difusor inferior adjacente dentre os difusores. O mancal de empuxo para cima é montado no envoltório de empuxo para cima.

[0012] O meio de transferência de empuxo também inclui umenvoltório de empuxo para baixo montado na pilha de difusores entre dois dos difusores e abaixo de pelo menos uma das hélices. O envoltório de empuxo para baixo tem uma parede externa com ombros superior e inferior cônicos. O ombro superior do envoltório de empuxo para baixo está em contiguidade com o ombro inferior de um difusor superior adjacente dentre os difusores. O ombro inferior do envoltório de empuxo para baixo está em contiguidade com o ombro superior de um difusor inferior adjacente dentre os difusores. O mancal de empuxo para baixo é montado no gabinete de empuxo para baixo.

[0013] Na segunda modalidade, a extremidade inferior do jito deempuxo para cima, a extremidade superior do jito de empuxo para baixo e os ombros superior e inferior de cada um dos envoltórios de empuxo se inclinam para baixo e para fora em relação ao eixo geométrico.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS:

[0014] A Figura 1 é uma vista lateral esquemática de um conjuntode bomba elétrica submersível, de acordo com esta revelação.

[0015] A Figura 2 é um corte axial de alguns dos estágios dabomba da Figura 1.

[0016] A Figura 3 é uma vista em corte de um dos difusores e umconjunto de mancais de hélice da Figura 2, mostrado removido da bomba.

[0017] As Figuras 4A e 4B compreendem uma vista em corte de uma porção de uma modalidade alternativa.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA REVELAÇÃO:

[0018] O método e o sistema da presente revelação serão agoradescritos mais completamente a seguir com referência aos desenhos em anexo nos quais as modalidades são mostradas. O método e o sistema da presente revelação podem estar em muitas formas diferentes e não devem ser interpretados como limitados às modalidades ilustradas aqui apresentadas; ao invés disso, essas modalidades são fornecidas de modo que essa revelação será detalhada e completa, e irá representar totalmente o seu escopo às pessoas versadas na técnica. Números similares se referem a elementos similares por todo o relatório descritivo. Em uma modalidade, o uso do termo "cerca de" inclui +/- 5% da magnitude citada. Em uma modalidade, o uso do termo "substancialmente" inclui +/- 5% da magnitude citada. Os termos "superior", "inferior" e similares são usados apenas por conveniência, uma vez que a bomba de poço pode operar em posições diferentes da vertical, inclusive nas seções horizontais de um poço.

[0019] Deve ser adicionalmente entendido que o escopo dapresente revelação não se limita aos detalhes exatos de construção, operação, materiais exatos, ou às modalidades mostradas e descritas, uma vez que as modificações e equivalentes serão aparentes a uma pessoa versada na técnica. Nos desenhos e no relatório descritivo, foram reveladas modalidades ilustrativas e, embora termos específicos sejam usados, eles são usados em um sentido genérico e descritivo apenas e não para propósitos de limitação.

[0020] A Figura 1 ilustra um conjunto de bomba elétrica de poço(ESP) 11 de um tipo usado tipicamente para operações de bombeamento de poços de petróleo. A ESP 11 inclui uma bomba centrífuga 12 que tem um grande número de estágios, sendo que cada estágio tem uma hélice e um difusor. A bomba 12 pode ser suspensa em um poço em uma coluna da tubulação de produção 13. A bomba 12 tem uma entrada 15 e descarrega na tubulação de produção 13. Alternativamente, a bomba 12 poderia ser suspensa em tubulação enrolada em espiral, caso em que a descarga estaria em um anel que circunda a tubulação enrolada em espiral.

[0021] A ESP 11 inclui também um motor elétrico 17 para acionara bomba 12. O motor 17 se conecta à bomba 12 através de uma seção de vedação 19. O motor 17 é preenchido com um lubrificante dielétrico, e um equalizador de pressão reduz um diferencial de pressão entre o lubrificante dielétrico e o fluido de poço no exterior. O equalizador de pressão pode estar dentro da seção de vedação 19 ou em um módulo separado. A entrada 15 pode estar na extremidade inferior da bomba 12, na extremidade superior da seção de vedação 19 ou em um módulo separado. Além disso, a ESP 11 também pode incluir um separador de gás e, nesse caso, a entrada 15 estaria no separador de gás.

[0022] Com referência à Figura 2, a bomba 12 tem um gabinetecilíndrico 20 com um furo através do qual um eixo de acionamento 21 se estende ao longo de um eixo geométrico longitudinal 23. O motor 17 (Figura 1) se acopla operacionalmente ao eixo de acionamento 21 para fazer com que o eixo de acionamento 21 gire.

[0023] A bomba 12 tem uma pilha não giratória de difusores 25que podem ser idênticos uns aos outros. A Figura 2 mostra apenas três difusores 25, mas a maioria das bombas de poço terá muitos mais. Cada difusor 25 tem passagens de difusor 27 que se estendem para cima ou a jusante e se curvam para dentro em relação ao eixo geométrico 23. Uma hélice 29 que gira com o eixo 21 situa-se entre cada um dos difusores 25. Cada hélice 29 tem passagens de hélice 31 que se estendem para cima e se curvam para fora em relação ao eixo geométrico 23. As passagens de hélice 31 recebem fluido de poço das passagens de difusor 27 de um próximo difusor inferior 25 e entregam o fluido de poço para as passagens de difusor 27 de um próximo difusor ascendente 25. Uma disposição de chave e ranhura entre hélices 29 e eixo 21 faz com que as hélices 29 girem com o eixo 21, mas permite um movimento ligeiro para cima e para baixo das hélices 29 no eixo 21.

[0024] Com referência também à Figura 3, que mostra apenas umdos difusores 25, o difusor 25 tem uma parede externa 33 que é cilíndrica e se encaixa estreitamente dentro do diâmetro interno do gabinete 20. Um anel de vedação 35 opcionalmente se encaixa dentro de um sulco anular na parede externa 33 para engate vedante com o diâmetro interno do gabinete 20. A parede externa 33 tem um ombro superior voltado para cima 37 abaixo de uma extremidade ou borda superior 39 do difusor 25. O difusor 25 tem um pescoço cilíndrico 40 entre o ombro superior 37 e a extremidade superior 39 que é menor em diâmetro do que a parede externa do difusor 33. Em um design da técnica anterior, o ombro superior 37 é achatado e está em um plano perpendicular ao eixo geométrico 23.

[0025] Nessa modalidade, o ombro superior 37 é uma superfíciecônica, afunilamento ou chanfro, em vez de ser achatado. O ombro superior 37 se afunila para baixo ou a montante e para fora do pescoço 40 até a parede externa 33. O ombro superior 37 é uma porção de um cone circular direito nesta modalidade. Uma linha que se estende ao longo do ombro superior 37 do pescoço 40 para a parede externa 33 é reta, definindo um ângulo de afunilamento 41 que está na faixa de 10 a 30 graus em relação a um plano perpendicular ao eixo geométrico 23.

[0026] Cada difusor 25 tem uma extremidade inferior, borda ouombro 43 que está em contiguidade em contato nivelado com o ombro superior 37 do próximo difusor inferior 25. O ombro inferior 43 também é uma superfície cônica e tem um ângulo de afunilamento que é igual ao ângulo de afunilamento 41 do ombro superior 37. O ombro inferior 43 se estende para fora e para baixo ou a montante de um furorebaixado inferior 44 do difusor 25 até a parede externa do difusor 33. O pescoço 40 de um próximo difusor inferior 25 se encaixaestreitamente dentro do furo rebaixado inferior 44 de um próximo difusor ascendente 25.

[0027] Um conjunto de mancal de eixo se encaixa dentro de umfuro de eixo de difusor 45. Nessa modalidade, o conjunto de mancal de eixo inclui um coxim 47 que é preso contra a rotação dentro do furo de eixo de difusor 45. Um pino e sulco ou uma disposição de encaixe por pressão pode ser empregada para impedir a rotação do coxim 47 com o furo de eixo de difusor 45. Neste exemplo, o coxim 47 tem uma extremidade superior que tem o formato de T quando vista em seção transversal axial para receber o empuxo para baixo de um jito de empuxo 49. O jito de empuxo 49 é preso por chaveta ao eixo 21 para rotação, mas é capaz de se mover a curtas distâncias axialmente no eixo 21. Uma próxima hélice ascendente 29 tem uma extremidade inferior que está em contiguidade com o jito de empuxo 49 para transferir o empuxo para baixo causado pela próxima hélice ascendente 29 para o coxim 47. O coxim 47 transfere o empuxo para baixo para o difusor 25 no qual é montado, e esse difusor 35 transfere o empuxo para baixo para a pilha de difusores 25.

[0028] O conjunto de mancal também inclui uma luva de mancal51 que é presa por chaveta para rotação com o eixo 21. A luva de mancal 51 gira em engate deslizante rente com o furo do coxim 47. O coxim 47, o jito de empuxo 49 e a luva de mancal 51 podem ser formados de um material, como carbureto de tungstênio, que é mais duro e mais resistente do que o material dos difusores 25 e das hélices 29.

[0029] Para montagem, existirá uma ligeira folga anular entre opescoço 40 de um próximo difusor inferior 25 e o furo rebaixado 44 do próximo difusor ascendente 25. Durante a montagem, um montador irá deslizar o próximo difusor inferior 25 para engate com o próximo difusor ascendente 25 após o conjunto de mancal e a próxima hélice ascendente 29 terem sido instalados. Os formatos cônicos dos ombros 37, 43 fazem com que o próximo difusor inferior 25 se autoalinhe com o eixo geométrico da bomba 23 na medida em que os ombros 37, 43 se acoplam. O autoalinhamento mantém as luvas de mancal 51 em alinhamento adequado com os coxins 47, retardando o desgaste que pode, de outro modo, ocorrer se alguns dos difusores 25 estiverem ligeiramente desalinhados com o eixo geométrico 23.

[0030] Uma disposição antirrotação entre difusores deacoplamento 25 impede a rotação um em relação ao outro. Nesse exemplo, cada difusor 25 tem uma orelha 53 que se projeta radialmente para dentro no furo rebaixado 44. A orelha 53 se engata a uma ranhura de acoplamento 55 dentro do próximo difusor inferior 25 para impedir a rotação relativa. A pilha de difusores 25 será afixada contra a rotação no gabinete 20 de várias maneiras.

[0031] Os difusores 25 também estão em um engate compressivopré-carregado, um com o outro, retardando o vazamento de fluido de poço entre os ombros 37 e 40. Um dispositivo de compressão, como mancal de topo (não mostrado), acima da pilha de difusores 25 tem roscas que se engatam a roscas no furo do gabinete 20. Um anel de retenção pode estar situado na extremidade inferior da pilha de difusores 25. O aperto das roscas exerce uma força de compressão para baixo contínua na pilha de difusores 25. A força é significativa, o suficiente para defletir cada difusor 25 em sua dimensão axial para uma quantidade como 0,003 polegada, por exemplo. A deflexão será elástica, abaixo do limite elástico dos difusores 25. A força de compressão nos ombros 37 e 43 impele o ombro inferior 43 para deslizar para fora sobre o ombro superior 37. Devido ao pequeno ângulo de afunilamento de 65 a 80 graus em relação a um plano perpendicular ao eixo geométrico 23, a força de compressão não fará com que a extremidade inferior de um próximo difusor ascendente 25 se projete para fora sobre o ombro superior 37 do próximo difusor inferior 25.

[0032] Na primeira modalidade, conforme ilustrado na Figura 2,cada estágio de hélice 29 e difusor 25 tem uma disposição de mancal de empuxo separada com um jito de empuxo giratório 49 e luva de mancal não giratória 51. Cada hélice 29 transfere o empuxo para baixo que ela gera para o próximo difusor inferior 25 e o empuxo para cima que ela gera para o próximo difusor superior 25. As Figuras 4A e 4B ilustram uma segunda modalidade na qual alguns estágios não têm mancais de empuxo separados.

[0033] A bomba 57 tem um gabinete tubular 59 com um eixogeométrico longitudinal 61. A bomba 57 tem vários módulos 63 (apenas um mostrado) dentro do gabinete 59. Cada módulo 63 tem um envoltório de empuxo para cima 65 ou um suporte de mancal de empuxo para cima em sua extremidade superior e um envoltório de empuxo para baixo 67 (Figura 4B) ou suporte de mancal de empuxo para baixo em sua extremidade inferior. Vários difusores 69 (apenas três mostrados) se encaixam entre o envoltório de empuxo para cima 65 e o envoltório de empuxo para baixo 67. O envoltório de empuxo para cima 65 tem uma parede externa cilíndrica com um ombro inferior 71 que é cônico ou afunilado e está em contiguidade com um ombro superior 73 do próximo difusor inferior 69. O envoltório de empuxo para cima 65 tem um ombro superior afunilado 74 com uma configuração igual ao ombro superior do difusor 73 para engate por um ombro inferior de um próximo difusor superior 69 (não mostrado).

[0034] O envoltório de empuxo para baixo 67 tem uma paredeexterna cilíndrica com um ombro superior 75 que está em contiguidade com um ombro inferior 77 do próximo difusor superior 69. O envoltório de empuxo para baixo 67 tem um ombro inferior 76 que está em contiguidade com um ombro superior 73 de um difusor inferior (não mostrado) dentre os difusores 69. Os ombros 71, 73, 74, 75, 76 e 77 podem ser configurados como na primeira modalidade e com os mesmos ângulos de afunilamento. A pilha de difusores 69 e envoltórios de empuxo 71, 75 é comprimida axialmente com os outros módulos 63 da mesma maneira que na primeira modalidade. Por exemplo, uma porca ou mancal rosqueado (não mostrado) na extremidade superior da bomba 57 exerce uma força de compressão sobre a pilha de módulos 63 que é reagida por um anel de retenção na extremidade inferior da bomba 57.

[0035] O envoltório de empuxo para cima 65 fornece suporte paraum mancal de empuxo para cima 79 e transfere empuxo para cima para a pilha de difusores 69 situada acima dele. O mancal de empuxo para cima 79 tem uma superfície de mancal achatada voltada para baixo e é suportado no envoltório de empuxo para cima 65 por entretelas ou aletas 81 que se estendem para dentro a partir da parede externa do envoltório de empuxo para cima 65. Uma pluralidade de pinos 83 (apenas um mostrado) se estende através da parede externa do envoltório de empuxo para cima 65 para engate rosqueado com o mancal de empuxo para cima 79. Os pinos 83 prendem o mancal de empuxo para cima 79 ao envoltório de empuxo para cima 65, impedindo o movimento rotacional e axial em relação ao gabinete de bomba 59.

[0036] De modo similar, o envoltório de empuxo para baixo 67fornece suporte para um mancal de empuxo para baixo 85 e transfere empuxo para baixo para a pilha de difusores 69 situada abaixo dele. O mancal de empuxo para baixo 85 tem uma superfície de mancal achatada voltada para cima e é suportado no envoltório de empuxo para baixo 67 por entretelas ou aletas 87 que se estendem para dentro a partir da parede externa do envoltório de empuxo para baixo 67. Os pinos 89 se estendem através da parede externa do envoltório de empuxo para baixo 67 para engate rosqueado com o mancal de empuxo para baixo 85.

[0037] Um eixo de acionamento giratório 91 se estende através dogabinete 59 no eixo geométrico 61. Várias hélices 93 (apenas três mostradas) estão situadas entre o envoltório de empuxo para cima 65 e o envoltório de empuxo para baixo 75. Cada hélice 93 tem um cubo central 95 com um furo através do qual o eixo 91 passa. Cada cubo 95 é montado no eixo 91 para rotação em uníssono, mas é capaz de se mover axialmente a distâncias ligeiras no eixo 91 entre as condições de empuxo para baixo e empuxo para cima. Cada cubo 95 pode ser integralmente formado com uma das hélices 93 e tem uma extremidade superior cônica ou afunilada 97 e uma extremidade inferior cônica ou afunilada 99. A extremidade superior 97 se inclina para baixo e para fora da extremidade superior do cubo 95. A extremidade inferior 99 se inclina para baixo e para fora até a extremidade inferior do cubo 95. O ângulo de afunilamento para as extremidades superior e inferior 97, 99 pode ser igual ao ângulo de afunilamento para os ombros de envoltório superior e inferior 71, 73, 74, 75 e 77. Embora os cubos 95 sejam ilustrados como sendo um membro de peça única, cada um formado com uma das hélices 93, eles podem estar em múltiplas peças. Por exemplo, uma luva espaçadora separada poderia formar uma parte de cada cubo 95.

[0038] Um jito de empuxo para cima 101 tem uma extremidadeinferior afunilada 103 que está em contiguidade com a extremidade superior afunilada 97 do cubo mais superior 95 no módulo 63. Nessa modalidade, o jito de empuxo para cima 101 é ilustrado como tendo duas peças, cuja porção superior é um disco achatado, e a porção inferior uma luva tubular. Entretanto, o jito de empuxo para cima 101 pode ser uma peça única. O lado superior achatado do jito de empuxo para cima 101 é uma distância curta abaixo do mancal de empuxo para cima 79 quando as hélices 95 estão sendo submetidas a empuxo para baixo. Quando as hélices 93 no módulo 63 passam por um empuxo para cima, os cubos 95 transferem o empuxo para cima um para o outro e para o jito de empuxo para cima 101. A partir do jito de empuxo para cima 101, o empuxo para cima é transferido para o mancal de empuxo para cima 79, o envoltório de empuxo para cima 65 e a pilha de difusores 69 acima do envoltório de empuxo para cima 65.

[0039] Um jito de empuxo para baixo 105 tem uma extremidadesuperior afunilada 107 que está em contiguidade com a extremidade inferior afunilada 99 do cubo mais inferior 95 no módulo 63. Nessa modalidade, o jito de empuxo para baixo 105 é ilustrado como tendo duas peças, cuja porção inferior é um disco achatado, e a porção superior uma luva tubular. Entretanto, o jito de empuxo para baixo 105 pode ser uma peça única. Quando as hélices 93 no módulo 63 passam por empuxo para baixo, os cubos 95 transferem o empuxo para baixo das hélices 93 no módulo 63 para o jito de empuxo para baixo 105 e do jito de empuxo para baixo 105 para o mancal de empuxo para baixo 85. O mancal de empuxo para baixo 85 transfere o empuxo para baixo através do envoltório de empuxo para baixo 67 e da pilha de difusores 69 abaixo do envoltório de empuxo para baixo 67.

[0040] Durante o empuxo para cima, as extremidades cônicas 97,99 dos cubos de hélice 95 adjacentes estão em contiguidade uma com a outra, exceto pela extremidade superior 97 do cubo mais superior 95, que está em contiguidade com o jito de empuxo para cima 101. De modo similar, durante o empuxo para baixo, as extremidades cônicas 97, 99 dos cubos de hélice 95 adjacentes estão em contiguidade uma com a outra, exceto pela extremidade inferior 99 do cubo mais inferior 95, que está em contiguidade com o jito de empuxo para baixo 105.

[0041] Os comprimentos dos cubos de hélice 95 e do jito deempuxo 105 são selecionados de modo que o empuxo para baixo da hélice mais superior 93 no módulo 63 seja transferido de um cubo 95 para o próximo e do mais inferior para o jito de empuxo para baixo 105 e mancal de empuxo para baixo 85. Durante o empuxo para baixo, uma folga permanecerá entre cada hélice 93 e seu próximo difusor inferior de acoplamento 69 que impede que qualquer empuxo para baixo passe diretamente da hélice 93 para seu difusor inferior de acoplamento 69. De modo similar, durante o empuxo para cima, uma folga permanecerá entre cada hélice 93 e seu próximo difusor superior de acoplamento 69 que impede que qualquer empuxo para cima passe diretamente da hélice 93 para seu difusor superior de acoplamento 69.

[0042] A presente revelação aqui descrita, portanto, é bemadaptada para executar os objetivos e atingir os fins e vantagens mencionados, bem como outros que lhes são inerentes. Embora apenas duas modalidades da revelação tenham sido apresentadas para os propósitos da revelação, há várias alterações nos detalhes dos procedimentos para a realização dos resultados desejados. Essas e outras modificações similares serão prontamente sugeridas aos versados na técnica, e são destinadas a serem abrangidas dentro do escopo das reivindicações em anexo.

Claims (12)

1. Bomba elétrica submersível (12) para bombear fluido de poço que compreende:um gabinete (20) que tem um eixo geométrico longitudinal (23);uma pilha de difusores (25) dentro do gabinete (20), caracterizada pelo fato de que:cada um dos difusores (25) tem um ombro superior de afunilamento (37, 73) e um ombro inferior de afunilamento (43, 77); esendo que o ombro inferior (43) de cada um dos difusores (25) está em contiguidade com o ombro superior (37) de um difusor inferior adjacente dentre os difusores (25);seno que a bomba (57) compreende adicionalmente:um eixo de acionamento (91) que se estende através do gabinete (59) ao longo do eixo geométrico (61);uma pluralidade de hélices (93), sendo que cada uma tem um cubo (95) montado no eixo (91) para rotação em uníssono e axialmente móvel em relação ao eixo;sendo que cada um dos cubos (95) tem extremidades superior e inferior de afunilamento (97, 99);sendo que pelo menos algumas das extremidades superiores (97) dos cubos (95) estão em contiguidade e transferem empuxo para cima para a extremidade inferior (99) de um cubo superior adjacente dentre os cubos; esendo que pelo menos algumas das extremidades inferiores (99) dos cubos (95) estão em contiguidade e transferem empuxo para baixo para a extremidade superior (97) de um cubo inferior adjacente dentre os cubos (95).

2. Bomba (12), de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de que um ângulo de afunilamento (41) do ombro superior (37) e do ombro inferior (43) de cada um dos difusores (25) está em uma faixa de 10 a 30 graus em relação a um plano perpendicular ao eixo geométrico (23).

3. Bomba (12), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o ombro superior (37) e o ombro inferior (43) de cada um dos difusores (25) se inclinam para baixo e para fora em relação ao eixo geométrico (23).

4. Bomba (12), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que:a extremidade superior de cada um dos difusores (25) tem uma borda (39), e o ombro superior (37) é espaçado abaixo da borda (39), definindo um pescoço (40) estendendo-se do ombro superior (37) para a borda (39); ea extremidade inferior (43) de cada um dos difusores (37) desliza sobre o pescoço (40) de um difusor inferior adjacente dentre os difusores (37).

5. Bomba (57), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente:um jito de empuxo para cima (101) montado no eixo (91) para rotação em uníssono, sendo que o jito de empuxo para cima tem uma extremidade inferior de afunilamento (103) que está em contiguidade com a extremidade superior (97) de um cubo inferior adjacente dentre os cubos (95);um jito de empuxo para baixo (105) montado no eixo (91) para rotação em uníssono, sendo que o jito de empuxo para baixo tem uma extremidade superior de afunilamento (107) que está em contiguidade com a extremidade inferior (99) de um cubo superior adjacente dentre os cubos (95); emeios para transferir empuxo para cima do jito de empuxo para cima (101) para o gabinete (59) e para transferir empuxo para baixo do jito de empuxo para baixo (105) para o gabinete.

6. Bomba, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente:um jito de empuxo para cima (101) montado no eixo (91) para rotação em uníssono, sendo que o jito de empuxo para cima tem uma extremidade inferior de afunilamento (103) que está em contiguidade com a extremidade superior (97) de um cubo inferior adjacente dentre os cubos (95);um mancal de empuxo para cima (79) montado no gabinete (59) para não rotação em relação ao gabinete, sendo que o mancal de empuxo para cima (79) tem um lado inferior que está em contiguidade com o jito de empuxo para cima (101) durante o empuxo para cima;um jito de empuxo para baixo (105) que é montado no eixo (91) para rotação em uníssono, sendo que o jito de empuxo para baixo (105) tem uma extremidade superior de afunilamento (107) que está em contiguidade com a extremidade inferior (99) de um cubo superior adjacente dentre os cubos (95); eum mancal de empuxo para baixo (85) montado no gabinete (59) para não rotação em relação ao gabinete, sendo que o mancal de empuxo para baixo (85) tem um lado superior que está em contiguidade com o jito de empuxo para baixo (105) durante o empuxo para baixo.

7. Bomba, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente:um envoltório de empuxo para cima (65) montado na pilha de difusores (69) entre dois dos difusores e acima de pelo menos uma das hélices (93), sendo que o envoltório de empuxo para cima (65) tem uma parede externa com ombros superior e inferior de afunilamento (74, 71), sendo que o ombro superior (74) do envoltório de empuxo para cima (65) está em contiguidade com o ombro inferior (77) de um difusor superior adjacente dentre os difusores (69), sendo que o ombro inferior (71) do envoltório de empuxo para cima (65) está em contiguidade com o ombro superior (73) de um difusor inferior adjacente dentre os difusores (69);um jito de empuxo para cima (101) montado no eixo (91) para rotação em uníssono, sendo que o jito de empuxo para cima (101) tem uma extremidade inferior de afunilamento (103) que está em contiguidade com a extremidade superior (97) de um cubo inferior adjacente dentre os cubos (95);um mancal de empuxo para cima (79) montado no envoltório de empuxo para cima (65) para não rotação com o eixo (91), sendo que o mancal de empuxo para cima (79) é engatado pelo jito de empuxo para cima (79) durante o empuxo para cima para transferir empuxo para cima para o envoltório de empuxo para cima (65) e a pilha de difusores (69);um envoltório de empuxo para baixo (67) montado na pilha de difusores (69) entre dois dos difusores e abaixo de pelo menos uma das hélices (93), sendo que o envoltório de empuxo para baixo (67) tem uma parede externa com ombros superior e inferior de afunilamento (75, 76), sendo que o ombro superior (75) do envoltório de empuxo para baixo (67) está em contiguidade com o ombro inferior (77) de um difusor superior adjacente dentre os difusores (69), sendo que o ombro inferior (76) do envoltório de empuxo para baixo (67) está em contiguidade com o ombro superior (73) de um difusor inferior adjacente dentre os difusores (69);um jito de empuxo para baixo (105) montado no eixo (91) para rotação em uníssono, sendo que o jito de empuxo para baixo (105) tem uma extremidade superior de afunilamento (107) que está em contiguidade com a extremidade inferior (99) de um cubo superior adjacente dentre os cubos (95); eum mancal de empuxo para baixo (85) montado no envoltório de empuxo para baixo (67) para não rotação com o eixo (91), sendo que o mancal de empuxo para baixo (85) está em contiguidade com o jito de empuxo para baixo (105) durante o empuxo para baixo para transferir empuxo para baixo para o envoltório de empuxo para baixo (67) e a pilha de difusores (69).

8. Bomba, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que:um ângulo de afunilamento da extremidade inferior (103) do jito de empuxo para cima (101), da extremidade superior do jito de empuxo para baixo (105) e de cada um dos ombros (71, 74, 75, 71) dos envoltórios de empuxo para cima e empuxo para baixo (65, 67) estar na faixa de 10 a 30 graus em relação a um plano perpendicular ao eixo geométrico.

9. Bomba, de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizada pelo fato de que a extremidade inferior (103) do jito de empuxo para cima (101), a extremidade superior (107) do jito de empuxo para baixo (105) e os ombros superiores e inferiores (71, 74, 75, 76) de cada um dos envoltórios de empuxo para cima e empuxo para baixo (65, 67) se inclinam para baixo e para fora em relação ao eixo geométrico.

10. Bomba, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, caracterizada pelo fato de que:os cubos (95) e o jito de empuxo para baixo (105) são dimensionados para impedir cada uma das hélices (93) de transferir diretamente o empuxo para baixo para um próximo difusor inferior dentre os difusores (69); eos cubos (95) e o jito de empuxo para cima (101) são dimensionados para impedir cada uma das hélices (93) de transferir diretamente o empuxo para cima para um próximo difusor superior dentre os difusores (69).

11. Bomba, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 10, caracterizada pelo fato de que uma pluralidade de hélices (93) está situada entre o jito de empuxo para cima (101) e o jito de empuxo para baixo (105).

12. Bomba, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 11, caracterizada pelo fato de que:os cubos (95) e o jito de empuxo para baixo (105) tem comprimentos selecionados para impedir cada uma das hélices (93) entre o envoltório de empuxo para cima (65) e o envoltório de empuxo para baixo (67) de transferir diretamente empuxo para baixo para um próximo difusor inferior dentre os difusores (69) entre o envoltório de empuxo para cima (65) e o envoltório de empuxo para baixo (67); eos cubos (95) e o jito de empuxo para cima (101) tem comprimentos selecionados para impedir cada uma das hélices (93) entre o envoltório de empuxo para cima (65) e o envoltório de empuxo para baixo (67) de transferir diretamente empuxo para cima para um próximo difusor superior dentre os difusores (69) entre o envoltório de empuxo para cima e o envoltório de empuxo para baixo.